【摘要】：多鐵性材料不僅僅具有鐵電性和鐵磁性,還具有磁電耦合效應,這種磁電耦合效應為開發(fā)新型的微電子器件提供了研究導向,尤其是在信息存儲器件領域,一直吸引著科學家的高度關注。RMn2O5型稀土錳氧化物屬于單相多鐵性材料,Mn3+、Mn4+和稀土離子的磁矩之間的相互作用,使得其表現(xiàn)出復雜的磁行為。目前在制備RMn2O5型化合物的研究中,仍需深入研究如何實現(xiàn)材料納米化以及尺寸和形貌的調(diào)控。水熱法具有工藝簡單、可控合成、分散性好等特點,逐漸被廣泛應用到無機粉體材料的制備中,以水熱法為基礎,改變諸多反應參數(shù)可以制備得到理想的納米粉體材料。本文采用簡單的水熱法,并通過向反應前驅(qū)液中加入有機添加劑如螯合劑、表面活性劑來輔助水熱反應,制備得到了RMn2O5(R=Yb,Tb,Tm,Sm)納米材料,并通過改變反應參數(shù)來調(diào)控產(chǎn)物的形貌和尺寸,利用XRD、SEM、TEM、IR、Raman、SQUID測試手段來表征產(chǎn)物,研究和分析了產(chǎn)物的形貌尺寸和磁性能。(1)采用CTAB輔助水熱法制備得到了不同尺寸的Yb Mn2O5納米棒,CTAB加入量的增加導致納米棒的長度減小。EDTA螯合劑輔助水熱法合成出了海膽狀Yb Mn2O5微球,EDTA促使納米顆粒的形成并發(fā)生自我團聚,以及在團聚體表面的定向附著生長,最后熟化成海膽狀Yb Mn2O5微球。Yb Mn2O5在低溫下是弱鐵磁性,是由表面非補償自旋磁矩引起的。對于海膽狀樣品在溫度為8 K處FC和ZFC曲線的分離歸因于Yb3+的磁有序。隨著納米棒尺寸的增加,與Mn離子磁矩有關的FC和ZFC曲線的分離溫度點逐漸降低,HEB和HC先增加再減小。(2)表面活性劑輔助水熱法合成了結(jié)晶度良好的Tb Mn2O5,在一定量的加入量條件下不同表面活性劑輔助水熱法實驗表明都不會導致雜相的生成。阿拉伯樹膠輔助水熱反應,表明其加入量對產(chǎn)物尺寸的調(diào)控作用比p H的調(diào)控作用明顯。Tb Mn2O5的磁性能測試表明奈爾溫度為40 K,表面非補償?shù)淖孕啪貙е缕涞蜏貢r表現(xiàn)弱鐵磁性。在6.5 K和5 K處FC和ZFC曲線的分離都跟Tb3+的磁有序有關,并且分離溫度點隨著納米棒尺寸減小而降低。矯頑力隨著納米棒尺寸的減小而減小。(3)通過簡單水熱法和阿拉伯樹膠輔助水熱法制備了RMn2O5(R=Sm、Tm)納米粉體材料。發(fā)現(xiàn)阿拉伯樹膠有利于稀土錳氧化物納米棒的生長,并且促使Sm Mn2O5復雜形貌的形成;PEG-4000輔助水熱法生成尺寸較小的Sm Mn2O5納米棒;添加劑對于不同元素的稀土錳氧化物對產(chǎn)物的形貌和尺寸的調(diào)控也有所差別。Sm Mn2O5磁性能測試表明在低溫下呈現(xiàn)出弱鐵磁性,在4 K時Sm3+自旋磁矩開始有序排列。
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第一章 緒論多樣化的現(xiàn)代生產(chǎn)生活中，電子器件正朝著微型化、功能多樣化已經(jīng)成為人們關注的熱點，其中的一類典型代表是多鐵性材料[是瑞士科學家 Schmid[3]明確提出的，多鐵性材料中同時存在基本兩種以上，這些鐵性體特征包括鐵電性、鐵磁性和鐵彈性。對多的作用時，具有可重排的自發(fā)磁化；有外加電場作用時，具有能加應力作用下，具有可重排的自發(fā)形變，并且不同的鐵性之間還 1-1 形象地表示了多鐵性材料中各鐵序的相互作用[4]，P、M 和 ε鐵彈三種基本鐵序，在外電場 E、外磁場 H 和外力場 ε 中相應的，交叉調(diào)控代表著鐵序間的相互作用即多鐵性的耦合作用；圖 1的其他（鐵）序，例如手性序、軌道序、渦旋序等。

圖 1-2 五類磁性物質(zhì)的磁化曲線[9]Fig.1-2 Magnetization curves of five kinds of magnetic materials[9]性屬于弱磁性。對于順磁性物質(zhì)而言，不論是否有外磁場的作用排列的電子磁矩，但是它們之間的交換作用比較弱。順磁性物子磁矩是無序化的觀察不到磁性，主要是因為原子無規(guī)則的序排列。施加外加磁場時，原子磁矩開始按照外磁場取向有序干擾磁矩的定向排列有序化，從而宏觀表現(xiàn)出極弱的磁性。順數(shù)值很小，隨著溫度的升高不斷地減小，并且二者之間存在著用居里-外斯定律（Curie-Weiss）來表示磁化率和溫度的關系，，χ = C/(T-Tp) 的 C 代表居里常數(shù)，T 表示絕對溫度，Tp為臨界溫度（順磁元素、鋁箔等金屬這類電子層未被填滿的原子或離子，還有電
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.711

【參考文獻】

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1 WANG ShiFa;ZHANG ChuanFei;SUN GuangAi;CHEN Bo;XIANG Xia;DING QingPing;ZU XiaoTao;;Chelating agents role on phase formation and surface morphology of single orthorhombic YMn_2O_5 nanorods via modified polyacrylamide gel route[J];Science China(Chemistry);2014年03期

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3 張金林;多鐵材料的制備和性能研究[D];蘭州大學;2012年

本文編號：2703125